Как из углекислого газа получить углерод?

Чтобы получить углерод из углекислого газа (CO₂), необходимо разложить молекулу CO₂, отделив атомы кислорода от атома углерода. Это можно сделать несколькими способами, каждый из которых требует энергии и определённых условий.

Вот основные методы:

1. Термическое разложение

При очень высоких температурах (выше 2000 °C) CO₂ может разлагаться на угарный газ (CO) и кислород (O₂), а затем угарный газ можно далее разложить до углерода и кислорода. Однако напрямую получить углерод при этом сложно, так как реакции идут поэтапно и не останавливаются только на углероде.

Уравнение:
$\text{CO}_2 \rightarrow \text{CO} + \frac{1}{2} \text{O}_2$
$\text{CO} \rightarrow \text{C} + \frac{1}{2} \text{O}_2$

Проблема в том, что нужна огромная температура и система, способная её выдерживать.

2. Восстановление углекислого газа

Это более практичный способ. Углекислый газ можно восстановить, используя восстановитель — вещество, которое отберёт у него кислород. Наиболее распространённый вариант — восстановление углём или водородом.

а) Восстановление углём:
При нагревании углекислый газ реагирует с углём (чаще всего в виде кокса):

Затем можно из угарного газа (CO) получить углерод:

Этот процесс называется диспропорционирование или реакция Боуда.

б) Восстановление водородом:

Эта реакция возможна при наличии катализаторов и повышенных температур.

3. Электрохимическое восстановление

Существует метод получения углерода из CO₂ с помощью электролиза. Например, при электролизе расплавленного карбоната лития (Li₂CO₃) можно добиться разложения углекислого газа:

Этот метод требует наличия электролита, высокой температуры и электродов, но он позволяет эффективно извлекать углерод в твёрдом виде.

4. Фотокаталитическое восстановление

Это экспериментальный метод, при котором используются специальные катализаторы и солнечный свет для разложения CO₂. В процессе можно получить не только углерод, но и другие продукты, такие как метан, метанол и т.д. Однако получение чистого углерода — не самая типичная цель таких процессов.

Итог:
Наиболее прямой способ получения углерода из углекислого газа — это восстановление (например, водородом или углём) или электролиз. Выбор метода зависит от доступных ресурсов, технических условий и целей использования полученного углерода.